ABC astronomie - G je pro gravitační objektiv


Víme, co jsou čočky. Máme je v brýlích, fotoaparátech, dalekohledech a očích. Tyto optické čočky jsou vyrobeny z průhledného materiálu a zaostřují světlo. Astronomové však nyní také používají gravitační čočky detekovat vzdálené galaxie, temnou hmotu a extrasolární planety. Co je to gravitační čočka a jak to funguje?

Hmota deformuje prostor a ohýbá světlo
Příběh začíná Albertem Einsteinem. Jeho Obecná teorie relativity říká, že hmota deformuje prostor kolem ní. Proto jste mohli pozorovat, že se světlo ohýbá, když prochází prostorem kolem masivního těla, jako je hvězda. Ale v praxi, jak by to fungovalo?

Teorie předpovídá, že světlo z hvězd za Sluncem ohýbá určitou částku, když k nám přichází. Bohužel, sluneční záře znemožňuje toto pozorování. Až na úplné zatmění Slunce.

V 1919 britský astronom Arthur Eddington (1882-1944) a jeho spolupracovníci testovali teorii během zatmění. Fotografovali hvězdy na noční obloze šest měsíců před zatměním. Byly to stejné hvězdy, jaké uvidí během temnoty zatmění, takže pak mohou určit, zda se pozice hvězd změnily - a pokud ano, o kolik. Výsledky potvrdily Einsteinovy ​​předpovědi a Einstein i Eddington se staly mezinárodními celebritami.

Gravitační čočky
Einstein si uvědomil, že dalším teoreticky pozorovatelným účinkem ohýbání masivních objektů bylo a gravitační čočka. Čím masivnější je předmět, tím silnější je jeho gravitační pole, a proto čím více budou paprsky světla ohnuty.

Ve své nejjednodušší podobě to funguje takto. Představte si na tomto obrázku vzdálený objekt, jako je vzdálená galaxie. Mezi námi a galaxií je masivní shluk galaxií, jejichž gravitace působí jako čočka, která ohýbá světlo přicházející kolem ní. Bílé čáry ukazují světlo, které ze Země neuvidíme. Oranžové čáry ukazují cesty světla, které jsou ohnuty čočkou a které uvidíme. Existují dvě samostatné cesty, takže bychom viděli dva odlišné obrazy vzdálené galaxie.

První známá gravitační čočka
Vědci kromě Einsteina také psali o teorii gravitačních čoček, ale všichni souhlasili s tím, že je nebudeme moci vidět. A s vybavením dostupným v první části dvacátého století by to byla pravda.

První gravitační čočka byla objevena až v roce 1979 kvasar Q0957 + 561. Kvazary jsou masivní předměty, které rozdávají obrovské množství energie a vypadají poněkud hvězdně jako dalekohled.

V případě Q0957 + 561 to, co našli, byl pár velmi podobných kvasarů. Po nějaké studii bylo zřejmé, že to nebyla dvojčata, ale dva obrazy stejného objektu. Galaxie YKOW G1, v zorném poli, ohnula světlo kvasaru podél dvou různých cest a vytvořila dvojitý obraz viditelný přímo ve středu tohoto obrázku. Twin Quasar, jak byl přezdíván, leží necelých devět miliard světelných let od Země a galaxie zaměřující se na objektivy je asi čtyři miliardy světelných let. Kvasar jsme neviděli bez efektu objektivu.

Různé typy obrázků
Gravitační čočka není tak jednoduchá jako optická čočka. Nemá jediný bod zaměření. Objekt objektivu může být navíc něco jako skupina galaxií, která je geometricky poněkud chaotická. Obrázek bude také souviset se způsobem, jak jsou objekt, čočka a pozorovatel seřazeni. Pokud je vše dokonale zarovnáno, vzdálený objekt bude vypadat jako prstenec kolem objektivu. Tomu se říká Einsteinův prsten. Zatím nikdo nebyl dokonalý - ale LRG 3-757 se blíží. Gravitace zářící červené galaxie (LRG) zdeformovala světlo vzdálenější modré galaxie.

Obvykle je získat více zkreslených obrázků, buď jako oblouky nebo zajímavě, jako Einsteinův kříž. Tady je Einsteinův kříž vytvořený galaxií G2237 + 0305, který odděloval kvazár ve vzdálenosti osmi miliard světelných let.

Někdy je to jen proto, aby byl objekt na pozadí jasnější, ale běžnější jsou prsteny, oblouky a více obrázků. Obrázek záhlaví je příkladem více obrázků. K dispozici je řetězec pěti samostatných obrázků, které vypadají jako had. To je výsledek shluku Abell 370, který pokřivil světlo z galaxie.

Používání gravitačních čoček
Objev gravitačních čoček podporoval Einsteinovu teorii, ale astronomové je nadále neštudují z tohoto důvodu nebo proto, že vytvářejí pěkné obrázky. Stali se důležitými pozorovacími nástroji s mnoha způsoby použití. Zde jsou nějaké příklady.

1. Gravitační čočky nám umožňují vidět hlouběji do vesmíru, než je jinak možné.Tímto způsobem byly objeveny nejvzdálenější - a tedy nejmladší - galaxie, které známe. Protože objekty můžeme vidět pouze tehdy, když se k nám jejich světlo dostane, když se podíváme dále, podíváme se také zpět v čase.

2. Temná hmota je hmota, která nereaguje se světlem ani s jakýmkoli druhem elektromagnetického záření. Lze jej však zjistit gravitačními účinky. Jeho příspěvek k efektům objektivu pomáhá astronomům mapovat temnou hmotu.

3. Jeden typ pozorování je známý jako microlensing a používá se k detekování extrasolárních planet. Vzhůru nohama je, že metoda může najít planety s nízkou hmotností kolem vzdálených hvězd. Nevýhodou je, že se vyskytuje jako událost vyplývající ze specifického zarovnání objektů. To znamená, že je obtížné - nebo nemožné - sledovat později.

POZNÁMKA: Obrázky v tomto článku pocházejí z Hubbleova kosmického dalekohledu.

Basic trigonometry | Basic trigonometry | Trigonometry | Khan Academy (Září 2021)



Tagy Článek: ABC astronomie - G je pro gravitační čočky, Astronomie, ABC astronomie, G je pro, gravitační čočky, temná hmota, extrasolární planeta, vesmír warpů, Einstein, obecná teorie relativity, zatmění Slunce, Eddington, objektiv, gravitační ohyby světla , kvazár, dvojče kvaš, Einsteinův kroužek, Einsteinův kříž, nejmladší galaxie, mikročočky, Hubbleův vesmírný dalekohled, Mona Evans

Recenze těla Jennifer

Recenze těla Jennifer

televize a filmy